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矿山建设施工中水文地质问题防治技术要点论文

发布时间:2023-07-25 14:22:11 文章来源:SCI论文网 我要评论














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   摘要 :矿山建设施工的开展很大程度上会受到现场水文地质条件的影响, 开采工作会对周围地质环境造成破坏, 导致矿山地质灾害的发生。因此 , 在矿山建设施工中有必要加强对现场水文地质条件的分析。本文首先对水文地质条件的内容进行了概述,简述矿山建设施工中水文地质问题的主要表现和防治思想原则,分析矿山建设施工中水文地质问题的防治技术并提出防 治措施, 进而对矿山地质施工安全保障方面提供一定参考。

  关键词 :矿山,建设施工,水文地质问题,防治技术,技术要点

  矿山地质灾害是人类开发矿山而直接诱发的人为地质灾害, 对地区经济以及人民的生命财产安全造成了严重威胁。受到施 工技术以及相关硬件设施等因素的影响,矿山建设施工往往会 对矿山附近环境造成破坏, 增加了地质灾害发生的概率。为了实 现对矿山地质危害(滑坡、坍塌等) 预防,相关人员应加强对水 文地质问题的关注, 进而有效改善矿井作业环境, 为矿山开采建 设施工以及矿井建设施工工作的顺利进行提供保障。

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  1 水文地质条件

  水文地质条件指的是自然界中地下水的各种变化和运动, 包括 :地下水的分布和形成、地下水的物理性质和化学成分、地下水对矿山开采的影响等。水文环境与地质环境之间的影响是相互的,复杂的地质环境会导致水文环境变得复杂。地壳的运 动和矿山发生地质危害都会对地下水流动变化状态产生横渡影响,而地下水开发利用活动也可能造成矿山发生地质灾害。因此 在开展矿山施工建设期间, 有必要加强对水文地质的勘察。

  2 矿山建设施工中水文地质灾害的主要表现和防治思想原则

  2.1 矿山建设施工中水文地质灾害的主要表现

  2.1.1 矿体结构崩塌

  水文地质因素会引发矿山矿体结构崩塌,在此过程中还会伴随其他地质灾害的出现。矿体结构崩塌需要具备一定的特殊 条件, 即矿层中含有一定量的碳酸盐, 并且矿层的上部结构土层 比较疏松, 矿层下部结构中有地下水频繁经过, 使得矿层会受到 地下水冲击。在地下水长时间对矿层的冲击下, 矿层的整体结构被破坏, 使得矿层底部的土层强度以及土层韧性降低, 最终出现矿体结构崩塌的问题。尽管上述情况属于自然现象, 但是在实际进行矿山开采建设过程中, 施工作业会对地下水流产生影响, 造 成施工区域内水文地质条件和水文地质特征出现变化,进而加快矿体结构崩塌的速度。

  2.1.2 地面沉降

  现阶段,随着我国城市化进程的推进发展速度的提高,我国地下水资源的开发和利用程度也不断加深,矿山开采工程项目规模也在逐渐扩大。此类工程项目往往会对施工区域的水文地 质条件造成非常严重的破坏,导致一些无法预料的突发地质变化,进而引发大面积地面沉降问题。此类水文地质灾害属于人为活动造成,因此,可以进行有效的预防和控制,即相关工作人员 在矿山开采工程项目施工过程中加大管理力度,并积极采取有 效的防治措施对这一灾害问题进行防控。

  2.1.3 露天滑坡

  矿山地质灾害中最为常见的便是露天滑坡灾害。露天滑坡 灾害产生的主要原因可以归结于以下三点 :①在矿区进行深部 开发的过程中,上覆岩层的受力状态受到工程作业影响而发生 变化,进而造成露天滑坡灾害 ;②在矿山进行地表开采过程中, 由于设计工作与现场实际情况不符而导致露天滑坡灾害的发 生 ;③矿山滑坡体滑裂面内渗入了地下水或地表水,水在滑裂 面内起到了润滑剂的作用, 使得露天滑坡灾害发生。

  2.2 矿山建设施工中水文地质灾害的防治思想原则

        2.2.1 安全性原则

  一旦在矿山建设施工中出现水文地质灾害,不仅会给矿山 开采企业带来严重的经济损失,还会对现场施工人员的生命安 全产生严重威胁。因此,在实际开展矿山建设施工的过程中,应 将保护施工人员的生命安全作为核心目标,这要求现场施工人 员应具有足够的工作经验以及职业素养,可以识别施工阶段出 现的各类危险因素,并且可以通过专业知识对矿山水文地质条 件变化进行准确预测,在出现紧急情况的时候可以根据已知的 矿山水文地质环境信息采取针对性的防治处理措施。

  2.2.2 创新性原则

  在矿山建设施工水文地质灾害的防治工作中,应做到与时 俱进, 对矿山水文地质灾害防治技术与措施进行创新。在此过程 中,相关工作人员应收集施工区域的水文地质信息资料, 对水文地质灾害防治措施和防治技术进行创新,确保可以提高矿山建 设施工中水文地质灾害的防治效果。

  2.2.3 针对性原则

  由于矿山所在区域的不同,其实际的水文地质特征以及状 态也存在着一定差异。在进行水文地质灾害防治工作的过程中, 相关工作人员应关注到不同区域水文地质特征的差异性,做到 以矿山所在区域的实际水文地质特征以及状态为依据,对矿山 水文地质灾害的防治技术以及防治方案进行针对性优化。为有 效开展不同矿山区域水文地质灾害的预防处理工作,相关工作 人员需要进行详细的实地勘察,确保可以全面且系统的了解矿 山所在区域的水文地质条件和水文地质特征,进而有效对后续 水文地质灾害防治工作的开展提供信息参考。

  3 矿山建设施工中水文地质灾害的防治技术分析

        3.1 矿体崩塌灾害的防治

  就矿山建设施工中水文地质灾害的整体情况来讲,矿体崩 塌灾害的发生概率最高,也会产生较为严重的危害及负面影响。 出现矿山矿体崩塌灾害的主要原因是 :矿山建设施工阶段各类 施工工序对矿山地质的原有稳定状态造成破坏,一旦出现这一 灾害,就会对施工人员的生命安全产生极大威胁,因此,有必要 进一步加大对矿体崩塌灾害的防治力度。结合矿山现场的实际 情况来看,矿山矿体主要会受到来自矿山山体外形和内部岩石 构造两方面的影响,当矿山山体外形和地平面角度大于三十度 时,相关工作人员就需要通过灌浆的防治措施对矿山矿体进行 加固处理,避免出现矿体崩塌的灾害。通常情况下,灌浆加固防 治措施适用于矿山矿体的松动部位或者矿山容易发生矿体崩塌 的部位, 一般选用混凝土作为灌浆加固使用材料, 而灌浆加固的 厚度则需要根据矿山矿体的实际崩塌状态来确定。值得注意的 是,相关工作人员在对矿山矿体崩塌部位进行灌浆加固处理前, 应对加固部位的表面松动区域进行彻底清除,特别是明显的凸 坡位置, 避免其表面松动对加固处理造成影响。还需要对矿山原 有的排水防渗体系进行升级, 最大限度上减轻矿山的排水压力。

  3.2 地面塌陷灾害的防治

  矿山开采建设施工阶段出现的地面塌陷问题大部分为喀斯 特塌陷, 而这一塌陷类型也属于地面塌陷问题的主要类型。一般 来说,对喀斯特地面塌陷进行预防和控制主要可以采取以下五 点措施 :①对矿山区域已经成型的地面塌陷陷坑,相关工作人 员可以使用水泥砂浆、黏土和其他材料对其进行及时的回填和 密封,避免地表水和雨水继续渗入到地面塌陷陷坑中 ;②若是 矿山区域的地面塌陷位置在河床附近,除了要对地面塌陷陷坑 进行回填密封处理外, 还需要根据地面塌陷陷坑的实际情况, 对 河流进行改道处理,避免其在地面塌陷的作用下加速地表水流 入 ;③相关工作人员还可以在矿山区域地面塌陷陷坑的周围修 筑围堤,通过围堤来防止雨水渗入到地面塌陷陷坑中 ;④若是矿山区域的地面塌陷陷坑内已经存在部分地表水、雨水, 或者已 出现地下水渗入的情况,相关工作人员应立即对地面塌陷陷坑 进行排水处理, 确保其可以处于疏干状态, 避免受到水流二次侵 蚀而导致地面塌陷陷坑进一步坍塌 ;⑤在处理矿山区域浅部石 灰岩含水层的地面塌陷时,相关工作人员应通过帷幕注浆的方 式,将进入矿山区域地面塌陷部位的全部水径流截断, 进而避免 地面塌陷部位受到水流的二次侵蚀。

  3.3 泥石流和滑坡灾害的防治

  泥石流和滑坡也是矿山建设施工阶段常见的地质灾害类型, 为避免相关灾害的出现,工作人员可以在矿山的合适部位建设 拦挡工程、排导工程以及护坡工程, 以实现对灾害事故的全面预 防。具体来看, 拦挡工程指的是在矿山容易发生地质灾害的区域 进行拦挡设施的建设工作,例如 :修筑拦砂坝或者储泥池等工 事,对泥石流灾害中的固体物质以及雨洪径流进行科学控制。与 此同时, 修筑拦挡工程还可以有效削弱泥石流灾害的下泄量, 进 而降低矿山建设施工中水文地质灾害所造成的负面影响。排导 工程指的是在矿山施工区域某个位置进行拦挡设施的建设,例 如修建急流槽以及束流堤设施等工事,有效对泥石流灾害和滑 坡灾害的流动形势进行改变,起到地质灾害引导以及风险规避 作用。护坡工程指的是相关工作人员利用混凝土方格骨架对矿 山建设施工区域进行加固处理,还可以通过在矿山坡面种植草 木来对泥石流和滑坡等水文地质灾害进行控制。上述三种工程 模式都可以对泥石流和滑坡灾害起到一定的预防作用,因此在 实际施工期间,应根据施工现场的实际情况选择合理的施工方 案, 以保证防治效果的提升。

  4 矿山建设施工中水文地质灾害的防治措施

  4.1 加强矿山建设施工阶段水文地质灾害的检测防治力度

  为了更好的加强矿山建设施工中水文地质灾害的防治力度, 应建立起完善的矿山建设施工阶段地质灾害监测体系以及灾害 防范体系。在以往矿山开采行业的发展中, 关于水文地质灾害防 治方面的理论研究以及技术设备研究较为落后,也在一定程度 上提高了矿山安全事故的发生概率。因此, 相关工作人员有必要 对矿山建设施工中水文地质灾害防范技术和设备进行优化改造 升级。除了进行理论研究与技术改造, 相关工作人员还应切实认 识到我国水文地质的特殊性质,并针对各地不同的水文地质性 质预测可能出现的矿山水文地质灾害类型,并制定出针对性的 预防处理措施。在矿山建设施工前, 相关工作人员需要对矿山施 工区域地质条件进行全面勘探,尽可能避免在矿山水文地质灾 害的高发区域进行施工作业,若无法避免则需要由勘探人员对 施工区域进行仔细勘查, 最大限度上避免安全事故的发生。

  4.2 在矿山建设施工阶段科学合理的进行水文地质灾害整治

       就矿山矿区的井下开采工作而言,施工人员在矿井下进行相关工作的时候极易对水体造成严重的污染问题,并在一定程度上对我国地下水系统造成破坏。现阶段, 水污染问题已经对我 国水文生态环境产生了较大的威胁,并得到社会各界的广泛关 注。结合我国矿山开采施工的实际发展情况来看,矿山开采企 业需要加强对水污染问题的重视,同时积极采取相应的处理措 施,加大对矿山开采施工建设对地下水污染的整治力度。矿山开 采企业除了应对已经出现较为严重的水污染问题的地下水进行 综合治理外,还需要对矿山开采施工污染地下水的范围进行严 格把控,确保后续矿山开采施工阶段不会出现地下水资源污染 的问题。对于存在矿山资源的城市来说, 不同城市进行区域水资 源开发和使用需要根据城市的实际情况进行综合分析考量。尽 管我国整体水资源较为富足,但是水资源在我国的分布情况并 不均匀, 若是出现过量使用地下水资源的情况, 则会给当地的土 质和地层造成极大的冲击,使得当地土质地层的稳定程度产生 破坏。若过度开发使用地下水资源, 还会导致区域地势形成漏斗 形,加大出现地面沉降问题的概率, 对当地经济建设及人民生命 安全都会造成十分不利的影响。

  4.3 建立矿山施工阶段完善的突发性水文地质灾害处理体系

  矿山建设施工中所出现的水文地质灾害具有破坏性、突发 性以及无法预防的特点,一旦在施工过程中突发水文地质灾害, 相关工作人员需要在最短的时间内采取合适的应急处理方案, 对一系列紧急情况进行科学应对,以最大程度上的降低矿山建 设施工中水文地质灾害对矿山区域自然生态环境造成的负面影 响, 同时避免灾害的进一步扩散。矿山建设施工中水文地质灾害 类型十分多样, 因此, 在制定应急处理方案时也需要注意其差异 性,做到对多种紧急情况的综合考量。然而值得注意的是,不论 矿山建设施工中出现何种类型的水文地质灾害,在采取应急处 理方案的时候都应遵循以人为本的原则,在保障人员安全的前 提下进行灾害的处理, 尽可能避免发生二次伤害事故的发生。

  4.4 矿山建设施工阶段地下水的处理措施

  现阶段,矿山建设施工阶段对地下水的处理方法主要为以 下两种 :①使用排气压入浓密泥浆液以及水平 / 仰视探水灌浆 孔预埋孔口管的方式。这种方法在实际应用中存在一定弊端, 即 无法确保管体和孔壁间缝隙的严密性和稳定性,需要施工人员 进行多次进行压浆处理, 不仅需要投入较多的时间精力, 还会对 施工的稳定程度产生影响。②在钻孔设备中增加防突喷射设备, 通过这种方式避免矿山建设施工中地下水灾害的发生。这种方 法可以有效降低钻孔内部压强,使地下水在高压环境下的喷射 可以得到控制。并且, 钻井工序中使用防突设备可以保证钻机自 身液压卡盘以及钻具在穿透高压水的过程中给钻杆带来一定的 夹持作用。但这种方法的弊端在于若钻机出现突出钻孔的情况, 会导致安全事故的发生。因此,为避免安全事故,相关工作人员 可以在钻杆部位增加异径防突设备的基础上开展钻井工序,实现地下水处理方案的优化。

  4.5 岩溶区巷道的灾害防治措施

  岩溶区巷道突水灾害主要可以分为主动型灾害以及被动型灾害两种,其中主动型灾害指的是在开挖巷道阶段,人为切断 周围地下水的排泄以及径流通道,进而造成地下暗河类以及岩 溶巷道类突水灾害 ;被动型灾害则指的是由于地下水的静水压 力过大,导致巷道围岩、泥石填充物以及衬砌破坏,这类灾害主 要以岩溶溶腔灾害源为主。对于不同类型的突水灾害, 主要可以 采取以下四个方面的预防措施 :①合理设计应力 ;②监测位移 情况 ;③强制超前地质预报 ;④突水风险预判。若出现影响巷 道掘进且必须经过灾害源的情况,则可以从“堵水、排水、引水” 三个层面进行处理。堵水的实施方式为注浆, 排水和引水的实施 方式为加设排水路径和泄水洞等。对于大规模的溶洞灾害而言, 应在巷道通过处进行支护和回填处理,避免巷道应用阶段由于 大规模降水而引发二次突水灾害。

  岩溶区巷道突泥涌水灾害产生原因主要是由于巷道在长期运行期间,岩溶通道由于冲蚀而不断扩宽,阻塞减小,岩溶充填 物以及岩溶水涌出量增大, 在超过设计水仓承载上限后, 导致淹井。针对这一灾害的产生原因,主要可以采取以下三种防治措 施 :①对岩溶巷道进行封堵,避免其在冲蚀下不断扩宽 ;②增 加沉砂池容量, 使其可以承载更多的岩溶充填物以及岩溶水, 降 低清理频率 ;③再设置泄水洞,使岩溶充填物以及岩溶水涌出 后可以通过洞口排出。综合以上三种处理措施来看, 第一种方法 由于巷道几何形态以及分布较为复杂, 会导致水头压力较大, 不 容易实现充分封堵,处理效果不理想 ;第二种方法由于需要定 期对沉砂池中的岩溶充填物以及岩溶水进行清理,增加了维护 保养成本,且无法彻底解决岩溶充填物以及岩溶水涌出量不断 增加的问题 ;第三种方法可以将岩溶充填物以及岩溶水通过洞 口排出, 增强了岩溶充填物以及岩溶水的排泄能力, 保障了岩溶区域巷道的安全运行状态。

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  5 结语

  综上所述,现阶段随着矿山开采建设工作的实施,降低矿山开采阶段安全事故的发生概率可以有效保障矿山开采行业的稳 定发展,这对于矿山开采工作的顺利进行有着重要的意义。所以,相关工作人员应加强对矿山建设施工中水文地质灾害防治方面的研究,深入分析矿山建设施工中可能出现的水文地质灾 害,并制定出相应的预防处理措施方案, 为矿山开采建设工作的 安全提供充分的保障。
 
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